Химия - Пористый кремний - Классификация

01 марта 2011


Оглавление:
1. Пористый кремний
2. Классификация
3. Характеристики
4. Свойства
5. Применение

Пористый кремний классифицируют по размеру пор:

• Микропористый кремний — R < 2 нм.
• Мезопористый кремний — 2 нм < R < 50 нм.
• Макропористый кремний — R > 50 нм.

Получение

Традиционным способом получения пористого кремния является электрохимическое травление пластин монокристаллического кремния в этаноловом растворе плавиковой кислоты HF. При положительном потенциале на кремниевом электроде протекают многоступенчатые реакции растворения и восстановления кремния. Вторым электродом обычно служит платиновая пластина. При подходящем выборе плотности электрического тока на поверхности c-Si происходит формирование пористого слоя.

Установлено, что толщина пленки пористого кремния практически линейно зависит от времени травления и может меняться от долей до сотен микрометров. Структура пористого слоя определяется плотностью тока, концентрацией HF в электролите и характером легирования кремниевой подложки.

В пористом кремнии, в основном, сохраняется порядок расположения атомов, унаследованный от подложки. Непосредственно после получения поверхность кремниевого скелета образцов пористого кремния покрыта адсорбированным в различных формах водородом. Выдержка на воздухе, особенно сопровождающаяся освещением, приводит к значительному окислению материала.

Механизм порообразования

Модельные представления о механизме порообразования начали формироваться с середины 1960-х годов, но единая точка зрения пока так и не выработана.

Обобщая различные модели, можно отметить следующее. Поверхность Si при контакте с водными растворами HF насыщается водородом и становится химически инертной по отношению к электролиту. Если на электроды подать разность потенциалов, то дырки в кремниевой пластине начинают мигрировать к поверхности раздела кремний-электролит. При этом атомы Si освобождаются от блокирующего их водорода, начинают взаимодействовать с ионами и молекулами электролита и переходят в раствор. Если электролиз проводят при высокой плотности тока, то к поверхности электрода поступает большое количество дырок. Они движутся к границе раздела сплошным фронтом и обеспечивают реакционную способность практически каждому атому Si. Поскольку микровыступы имеют большую поверхность, чем ровные участки, то они растворяются быстрее. Таким образом, поверхность кремниевого анода постепенно выравнивается. Это и есть режим электрохимической полировки.

Если же электролиз проводить при низкой плотности тока, то количества дырок не хватает для организации сплошного фронта и поэтому происходит локальное растворение кремния на поверхности. Согласно различным моделям, зарождение пор может начинаться на микроуглублениях, дефектах структуры, механически напряженных участках или локальных возмущениях потенциального поля поверхности. С течением времени появившиеся поры продолжают свой рост в глубь электрода за счет дрейфа дырок к кончикам пор, где напряженность электрического поля выше.

Просмотров: 9581

<<< Органические полупроводники

Рулонная технология >>>